Quelle est la vraie nature d’Oméga du Centaure ?

Oméga du Centaure (ω Cen) contient plusieurs millions d'étoiles vieilles d'environ 12 milliards d'années, situées à environ 18 000 années-lumière de notre planète. Une équipe de chercheurs de l'Observatoire astronomique de Strasbourg, de l'Observatoire de Bologne et de l'Université de Stockholm ont mis en évidence un courant d'étoiles ayant été arrachées à cet amas par la Voie Lactée. Ce courant baptisé Fimbulthul, un fleuve à l’origine du monde d’après la mythologie nordique, est composé de 309 étoiles et navigue de façon rétrograde par rapport à la Voie Lactée, tout comme Oméga du Centaure. Sa découverte ravive les discussions concernant la véritable nature d’Oméga du Centaure : amas globulaire ou résidu de galaxie naine ?

UN OBJET UNIQUE EN SON GENRE DANS LA VOIE LACTÉE

Le nœud du problème réside dans la différence avérée entre un amas globulaire et une galaxie naine, qui est en réalité assez floue. « Il y a une variable qui a toujours paru évidente, c’est que les galaxies naines semblent contenir de la matière noire alors que pour les amas globulaires, c’est moins évident. Ils en ont peut-être mais les quantités sont bien moindres. S’il y a 10 ans, cette différence était avérée, aujourd’hui elle est remise en question et reste un grand sujet de discussion » avoue Rodrigo Ibata, directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique de l’observatoire astronomique de Strasbourg, impliqué dans ces observations. La découverte de ce courant d’étoiles rabat les cartes. « On soupçonne depuis plus de 20 ans qu’Oméga du Centaure pourrait être un résidu de galaxie naine et non un amas globulaire. On essayait en conséquence de localiser ce courant d’étoiles depuis longtemps » avance Rodrigo Ibata. « On espère, grâce à l’analyse de ω Cen et de son courant d’étoiles, pouvoir enfin différencier les galaxies naines et les amas globulaires ».

Les chercheurs essaient encore aujourd’hui de comprendre comment les amas globulaires se forment. Une partie de ces structures se forme lors de grandes collisions entre galaxies mais cette observation n’est pas extrapolable à tous les amas. « Ils sont parmi les structures les plus anciennes que l’on arrive à détecter dans l’Univers ; les parties de notre galaxie les plus anciennes sont les amas globulaires » indique-t-il.

DES DONNÉES QUI TENDENT VERS L’HYPOTHÈSE DE LA GALAXIE NAINE

Fimbulthul a été détecté grâce aux données astrométriques du satellite Gaia (Gaia DR2) et un algorithme nommé STREAMFINDER développé à Strasbourg. En modélisant les trajectoires des étoiles, les chercheurs ont déterminé que la structure de Fimbulthul peut correspondre à un courant d'étoiles arrachées à ω Cen. Des observations spectroscopiques de cinq de ses étoiles tendent à montrer que leurs vitesses sont très similaires. « Le Fimbulthul navigue dans le même sens qu’Oméga du Centaure ; dans le sens inverse du disque de la Voie Lactée. Les étoiles de ce courant naviguent avec une toute petite vitesse comparée à l’amas mais ont presque la même orbite. Elles dessinent l’orbite passée en quelque sorte de l’amas ω Cen. Le Fimbulthul vient bien d’Oméga du Centaure, il n’y a aucun doute » assure le chercheur.

Les propriétés chimiques de Fimbulthul, également étudiées par analyse spectroscopique, présentent des caractéristiques comparables à celle de ω Cen, notamment en termes de métallicité. « Les propriétés chimiques d’Oméga sont particulières et prouvent qu’il a grandi pendant assez longtemps. Cela semble montrer qu’il faisait partie d’une structure plus grande dans le passé » ajoute Rodrigo Ibata.

Des modélisations plus poussées de Fimbulthul permettront de soumettre ses caractéristiques à l'histoire dynamique de la galaxie naine dont ω Cen est originaire, et permettre de trouver d’autres étoiles arrachées à ce système par notre Voie Lactée.